Разработка технологического процесса упрочнения кулачка главного вала с использованием лазерного излучения
Информация - Разное
Другие материалы по предмету Разное
?ор приспособления для лазерной обработки. От электродвигателя посредством червячной передачи движение передается напрямую обрабатываемой детали, а посредством цилиндрической прямозубой передачи движение передается на копир, поднимающий планку с линзой, и на ходовой винт для перемещения детали относительно лазерного луча.
Проведем расчет редуктора:
Он состоит из червячной передачи и двух цилиндрических прямозубых передач. Движение червячной передаче передается от бесконтактного (шагового) моментного электродвигателя серии ДБМ-185-10-0,04-2, развивающего пусковой момент не менее 7,8 Н?м, с количеством пар полюсов 8. Применение силового шагового привода для двигателя упрощает схему управления и позволяет обеспечить регулирование частоты от 0,6 до 1 кГц, соответственно, и частоты вращения ротора шагового двигателя.
Рассмотрим червячную передачу.
КПД червячной передачи с учетом потерь в опорах: . Передаточное число равное передаточному отношению , причём И = 15
Число витков червяка Z1 принимаем в зависимости от передаточного числа при И = 15, принимаем Z1 = 2 [c. 55. (1)]
Число зубьев червячного колеса:
Z2 = Z1 * И = 2 * 15 = 30
Примем стандартное значение [т. 4.1 (1)]
Z2 = 32 при этом И = Z2 / Z1 = 32 / 2 = 16
Выбираем материал червяка и венца червячного колеса. Принимаем для червяка сталь 45 с закалкой до твёрдости не менее НRCэ 45 и последующем шлифованием.
Так как к передаче не предъявляются специальные требования, то в целях экономии принимаем для венца червячного колеса бронзу БрА9ИСЗЛ (отливка в песчаную форму). При длительной работе контактное напряжение [Cн] = 155 МПа. (т. 4.9)
Допускаемое напряжение изгиба при реверсивной работе:
[СOF] = КFL [СOF].
В этой формуле КFL = 0,543 *98 = 53,3 МПа
Вращающий момент на валу червячного колеса:
Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q = 10
Определяем межосевое расстояние из условий контактной выносливости:
, где к= 1,2 коэффициент нагрузки
Модуль
Принимаем по ГОСТ 2144-76 (табл. 4.2) стандартные значения m и q
Основные размеры червяка:
Делительный диаметр червяка:
d1 = q * m = 10 * 6,3 = 63
Диаметр вершин витков червяка:
dв1 = d1 + 2m = 63 + (2 *6,3) = 75,6 мм
Диаметр впадин витков червяка:
d=d1 2,4 m = 63 (2,4 * 6,3) = 47,88 мм
Длина нарезанной части шлифованного червяка:
в1 > (11 + 0,06 Z2) * m + 25 = (11 + 0,06 * 32) * 6,3 + 25 =106,4 мм
Принимаем в1 = 106 мм
Делительный угол подъема витка ? при Z1 =2 и q = 10,
? = 110 19
Основные размеры венца червячного колеса:
Делительный размер червячного колеса:
d2 = Z2 * m = 32 * 6,3 = 201,6 мм
Диаметр вершин зубьев червячного колеса:
dв2 = d2 +2m = 201,6 + 2 * 6,3 = 214,2 мм
Диаметр впадин зубьев:
d = d2 2,4 m = 201,6 2,4 * 6,3 = 186,5 мм
Наибольший диаметр червячного колеса:
dам2 < dв2 +6m / Z1+2 = 214,2 + (6 * 6,3) / (32*2) = 215,3 мм
Ширина венца червячного колеса:
в2 < 0,75 dв, = 0,75 * 75,6 = 56 мм
Окружная скорость червяка^
Проверка прочности зубьев червячного колеса на изгиб:
Коофициент формы зуба по табл. 4.5 [1]
YF = 2,32
Направление изгиба:
что значительно меньше вычисленного выше
[COF] = 53,3
Перейдём к расчёту цилиндрической прямозубовой зубчатой передачи
Передаточное отношение и = 1
Частота вращения ведущей шестерни n= 0,746 об/мин
Вращающий момент на ведущем валу
Т3 = Т2 = 256,4 * 103 Н * м
Выбираем материал для зубьев колёс. Для шестерни сталь 45, термообработка улучшение, твёрдость НВ = 230, для колеса сталь 45, термообработка улучшение, МВ 200.
Допускаемые контактные напряжения:
- предел контактной выносливости при базовом числе циклов. По табл. 3.2 для углеродистых сталей с твёрдостью поверхности зубьев менее НВ 350 и термообработкой (улучшением).
= 2НВ +70
Для шестерни:
= 2 * 230 + 70 = 530 МПа
Для колеса:
= 2 * 200 + 70 = 470 МПа
КHL = 1- коэффициент долговечности
[Sн] = 1,10 коэф. безопасности
Для шестерни
Для колеса
Расчётное допустимое контактное напряжение
[Сн] = 0,45 (481,8 + 427,3) = 409 МПа
Исходя из компоновки редуктора принимаем межосевое расстояние dw = 200 мм из стандартного ряда чисел.
Нормальный модуль зацепления принимаем mn = 0,01 * dw = 0,01* 200 = 2 мм
Число зубьев шестерни и соответственно колеса будут:
Уточним модуль
Основные размеры шестерни и колеса:
Делительные диаметры:
d1 = d2 = mn * Z1,2 = 2 * 100 = 200 мм
Диаметр вершин зубьев:
dа1 = dа2 = d1 + 2mn = 100 + 2 * 2 = 104 мм
Ширина колеса:
в2 = ? ва * dw = 0,4 * 200 = 80 мм
Ширина шестерни:
в1 = в2 + 5 мм = 85 мм
Коэффициент ширины шестерни по диаметру:
? вd = в1 / d1 = 85 / 80 = 1,06
Окружная скорость колёс и степень точности передачи
где
При такой скорости колёс следует принять 8- ю степень точности ГОСТ 1643-81.
Коэффициент нагрузки:
Кн = Кн? * Kн? * Kнv
Кн? = 1,10 при НВ < 350 [табл. 3.5 [1]]
Kн? = 1,16; Kнv = 1
Кн = 1,10 * 1,16 * 1 = 1,276
Проверка контактных напряжений
Аналогично производиться расчёт второй цилиндрической зубчатой передачи приспособления для лазерного борирования.
Разработанная нами схема приспособления обеспечивает необходимую частоту вращения обрабатываемой детали, а так же перемещение луча по всей обрабатываемой поверхности.
Применение шагового двигателя в приспособлении позволяет значительно упростить его кинематическую схему.
Универсальность шагового двигателя состоит в том, что при работе его с дискретным разомкнутым приводом, возможно, регулировать скорость методом частичного регулирования скорости до нуля.